雖然目前車用導航系統仍為導航產業應用大宗，但針對行人的導航服務也開始受到重視，並成為廠商瞄準的發展目標。由於行人導航服務需要多方面的配合才得以實現，在廠商努力研發軟體以及硬體元件不斷的演進下，更完善的行人導航服務已逐漸成形。
下午1時，博覽會剛結束，她準備返程搭下午5時航班離開東京飛往大阪，還有4個小時空閒時間，她決定花一些時間在秋葉原地區參觀購物。這是她第一次訪問東京，她不知道如何到達該地區。利用手機的『行人導航系統』，依據程序查詢，手機接收全球衛星定位系統(GPS)訊號推薦興趣點(POI)資訊，她選擇櫻花購物中心並立即建議最好的四個路線，她迅速審查選擇其一，系統將在34分鐘後帶她去目的地，旅行總費用為260日圓，在按下開始路線指南鍵後，顯示地圖行走路徑，指示如何前往。」這是日本NAVITIME的行人導航方案，該公司收集包括人行道、道路路網、公車及火車時刻表、景點、天氣等各種資訊，並統計分析各種資訊以提供適合的推薦資訊，而這樣的行人導航服務，也正為廠商下一步發展的目標。
汽車為導航產業主要應用
2014年全球衛星導航系統市場規模將達994億美元，汽車仍將是最重要的應用，其次為軍事、機械控制、海洋和娛樂等市場。而全球汽車導航市場也將由2009年的五百七十三萬台成長至2015年的九百三千萬台，年成長率為62.3%，全球可攜式導航裝置(PND)的使用人口將由2009年的一百七十九萬人，成長到2014年的一億三千四百三十一萬人，年成長率為99.2%，顯示全球導航產品將持續成長。
在PND市場，國際航電(Garmin)、TomTom仍是市場的領導者，兩家公司相繼推出聯網式可攜式導航裝置(Connected PND)提供高解析度的視訊頻寬，透過無線下載POI及天氣預報、好康網站等，可即時在路途中下載資料，不須使用龐大記憶體安裝圖資，即可透過主機通訊隨時提供最新準確的資訊。未來結合行動定址服務(Location Based Service, LBS)市場商機，除提供LBS/POI如提供交通訊息、救援服務及停車空位資訊服務等，還與內容供應商及電信營運商合作，希望透過Connected PND帶來新的商業模式，以期從單純的硬體研發及製造商搖身變為服務供應商。目前Garmin、TomTom及宇達電通等國際大廠早已瞄準具有聯網功能的Connected PND產品，預計到2015年Connected PND將成為市場主流。
由於Google和諾基亞(Nokia)相繼在自家手機平台Android與Symbian提供一步一步(Step-by-step)的免費導航軟體，迫使其他廠商如Navigon、TomTom的導航軟體降低價格。使車載導航裝置以高品質路線為主，以吸引要求高品質圖資及導航服務的客戶群，而低價導航市場將以Google和諾基亞手機的免費導航解決方案為主。Google、諾基亞所提供的免費導航軟體，其功能大致可分為汽車/行人導航、定位及個人社群應用、即時資訊等三大類應用，而綜觀整體功能表現可歸納出免費、全球圖資涵蓋範圍廣、可離線導航及獨特的混合向量地圖(hybrid Vector Map)技術等四大特色。
行人導航定位為導航產品廠商的下一個機會，而行人導航讓客戶由原先的汽車車主或司機的人數，擴展到每一個擁有手機的用戶。行人導航在使用需求及環境配合度上，較汽車導航系統複雜，雖然行人與汽車導航都在於導引使用者到特定地址或地標，但是考慮到行人導航的獨特性，如行人移動速度緩慢，且因自由及彈性本質使行進方向難以估計，加上移動空間不局限於戶外，如穿越街道、公園和廣場，因此須能靈活地選擇的路線。有鑑於此，行人導航系統旨在提高定位精準度、更精確的圖資與創新的LBS應用服務，而這些全新的導航方式充滿技術的挑戰。
行人導航系統挑戰重重
行人導航服務期望能在城市中規畫出最佳路線，以滿足拜訪主要旅遊景點、在時裝區購物或尋找休閒中心等路線。隨著個人化的需求不同，藉由精細導航圖資的建置，以提供更完善周全的規畫服務，如針對行人規畫出下雨天時的避雨路線，大熱天時可為怕熱的人提供騎樓、地下街的陰涼路線及各種交通工具轉乘路徑的規畫，並可預估旅程時間與轉乘時間。
另外，目前的圖資大多針對車輛行駛的特性所建立，對於一般步行者可行走的天橋、地下道、人行道、騎樓、公園和學校等步道或道路，圖資並未全面建置，其他行人所須使用的資訊如大眾運輸時刻表與即時資訊、捷運出口站及無障礙空間等資料，亦可進一步協助步行者導航路徑的細部規畫。
行人導航系統架構(圖1)可選擇多種模式進行路徑規畫，相較於汽車導航為傳統的路徑規畫，行人徒步導航考慮到具體的路線包含捷徑與人行道等，由於嘈雜的城市中心很難聽到導航裝置的指示，因此通常不提供路口轉彎提示(Turn-by-turn)，且行人都有時間看顯示器。有關交通資訊轉乘導航規畫，透過對大眾運輸，包括航空、高鐵、台鐵、客運、海運、捷運與市區客運等路網特性的考量，整合城際運輸與市區運輸的轉乘資訊，也可依使用者乘車特性，調整步行距離與轉乘次數，以提供最適合的服務資訊，此外，建立時刻表與跨運具轉乘的大眾運輸旅次規畫分析方法，可藉此幫助大眾運輸使用者做出完整的旅次規畫資訊。
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資料來源：資策會新興智慧技術研究所(03/2010)
圖1 行人導航引擎系統架構 |
行人導航須突出顯示的路線和箭頭指示，主要利用記錄了解已行進過的軌跡，如諾基亞手機導航軟體上的紅色小點「麵包屑」，是為了讓用戶清楚知道要前往的方向。儘管手機當作行人導航的裝置是必然的選擇項目，但因定位精準度不足，行動速度緩慢又須不斷變換位置，因此須要增加其他設備輔助，如加速計、電子羅盤等定向計(IMU)模組，以協助定位。
由於行人有更多的時間邊走邊與好友手機進行互動，對於使用者資訊擷取內容型態的期望將更為寬廣，且行人對於交通路況、測速照相機、加油站等典型汽車導航的POI並無興趣，因此在搜索類型上加入LBS服務是重要議題，如當地搜索(Local Search)、社群網絡(Social Network)、地圖標記和找朋友等項目。
行人導航圖資需求複雜
導航行人的方式與指引汽車的方法不同，行人導航通常不會依靠傳統汽車導航路口轉彎的語音指示，僅告訴使用者前方請持續向前、前方100公尺請左轉等刻板資訊已無法滿足需求，行人導航須使用更多POI資料，以人性化及便利的方式指引行人正確的方向，在許多文獻上，將行人導航的資訊需求分成五個一般類型，包括距離、叉路、地標、道路型態、街道名稱及號碼，並針對五大類型進行個別的細項研究制訂特殊類型，如地標中包含大廈(郵局)、街道設施(交通號誌)、建築設施(橋樑)等項目，並依據特殊類型探討相關行人導航的導引資訊顯示方式，如表1所示。
行人導航以徒步者應用為主，需要更精確的圖資，詳細概述城市的地理資訊、建築物及詳細的鐵路基礎設施等，國際大廠Navteq已開發Discover Cities圖資，並定義多種行人圖資的屬性，以提供行人導航軟體使用其相關的規畫屬性，包括樓梯、路徑、橋樑及隧道、人行道和人行穿越道和虛擬連接(Virtual Connection)。其中，路徑包含人行道、行人專用道及公園步道等徒步路徑；虛擬連接則會於行人路網圖中記錄如廣場、公園、大樓等行人可穿越的多邊形區域(Polygon Area)，以提高行人導航系統的運算效率，透過邏輯連接點到點的關係，讓導航系統可以透過虛擬連接指示行人通過此廣場區域的圖資屬性。
另外，有關公共交通的出入口及大眾運輸資訊的提供，可方便進行無縫隙大眾運輸轉運路線規畫，而提供三維(3D)地標及建築物資訊，能更容易幫助使用者辨識自己的位置，特別是在人口稠密的城市地區。由於傳統圖資的更新是依據使用者提供回饋資訊修正細節並定期更新，不僅細節圖資收集和核查都昂貴費時，目前開放的街道圖(OpenStreetMap)基金會正利用社群的力量創造路線圖並進行分享，而此自動化產生圖資的方式為重要發展趨勢。
轉乘規畫為另一重點
目前導航軟體開發有兩大趨勢，其一為原有汽車導航裝置上增加步行導航功能，此種為變相將汽車導航路徑的道路限制取消，轉換為行人規畫路徑，並非真正的行人導航軟體。另一種為手機上開發行人導航的功能，可離線提供城市地行人導航及大眾轉乘(電車和地鐵)的規畫，提供具備高準度的行人詳細地圖。另外，門牌號碼、公園、步行通道、運輸站、POI(景點、公共建築、游泳池)等資訊亦可同時規畫三種多載具的(Multi-Modal)行人路徑規畫(圖2)，包括步行、公共交通與汽車等項目，如德國United Maps發展的Walk & Ride導航軟體。
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資料來源：United Maps網站
圖2 行人導航詳細圖資及多載具行人路徑規畫 |
目前日本NAVITIME整合、收集及維護多種不同的數據資訊(圖3)，包括人行道及道路網絡、全國地圖、火車時刻表、即時交通和公共運輸資訊、POI、天氣等資訊。並將行人導航系統所需的圖資及交通資訊等相關數據整合轉化為四個資訊格式，以方便系統存取，如表2所示。
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資料來源：NAVITIME網站
圖3 NAVITIME行人導航的資訊收集架構 |
NAVITIME提供公共交通資訊，如車站位置時間表、當地POI資訊搜尋列表包括電話號碼、營運時間，並提供即時火車資訊與道路壅塞警告，不同的導航模式包括步行、開車、大眾運輸工具(火車、地鐵、渡船和飛機)、自行搭車方式，不僅可以立即規畫路徑，連同旅程所需時間及費用也一併計算，讓使用者在最短時間內得到最有效率的移動策略。
室內導航為一大挑戰
在城市中，行人除穿越人行道、斑馬線、廣場、公園等戶外有GPS訊號的地方外，亦會進入大廈、車站、捷運等室內沒有GPS訊號的空間，此時的定位資訊就須透過其他無線網路訊號進行判讀，因而增加行人導航的困難度。由於戶外有圖資公司能提供行人圖資，在室內由於圖資建置不甚容易，增加使用上的困難，此部分國際大廠尚屬發展初期階段。
室內導航與戶外導航不同，由於室內沒有GPS訊號可接收，在室內的定位技術可藉由偵測無線區域網路(Wi-Fi)、ZigBee與藍牙(Bluetooth)等無線通訊訊號定位，利用接收無線電波訊號強度(Received Signal Strength, RSS)建立特徵資料庫，再透過自行設計的比對方法對行動裝置端進行定位與追蹤運算，以達到位置感知的目的。而技術實作上須解決訊號強度擷取、定位演算法及經由推估的方式轉換為位置資訊等技術問題，目前Ekahau等公司正進行研究。
除了定位技術的開發外，室內圖資的提供也是發展的重點，現階段導航需要網路資料支持，故須將室內平面圖進行數位化，並轉換成鏈結-節點模型(Node-Link)(圖4)表示方式存入資料庫，導航系統才能依據目前的位置進行導航。而如何形成鏈結-節點模型，可在室內尋找相關物體如樓梯、電梯、門與POI等，添加到此模型中形成節點，並利用走廊、道路、房間的通道等串連節點而形成鏈結，讓所有的物體都代表著節點或鏈結的連通性。最後，只須將定位的資訊與圖資進行結合，讓導航引擎能夠了解，即可進行粗略的室內導航指引。
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資料來源：11th IAIN World Congress
圖4 室內圖資及數化之鏈結-節點模型 |
LBS為主要獲利來源
目前Google和諾基亞以Android和Symbian平台提供免費導航服務，造成僅以導航軟體為主要獲利的廠商相當的衝擊。由於Google和諾基亞以另一種形式收入補貼導航系統的支付，即與電信數據通訊公司費用拆帳、銷售廣告收入或販售昂貴的手機硬體等，而非向消費者直接收取費用，迫使其他廠商如Navigon與TomTom的導航軟體須調低導航軟體的價格。Navigon及TomTom藉由免費的導航服務刺激手機銷售並增加品牌的忠誠度，並看好手機上的行動定址服務。
目前的LBS應用範疇，透過Web 2.0概念及雙向分享通訊機制是創新發展的一大趨勢，因此Google及Navteq也積極舉辦LBS開發競賽，分別為Android Developer Challenge及Navteq Global LBS Challenge，以提供相關的軟體開發環境及高額的獎金，吸引全球的軟體開發業者共同的投入開發應用軟體及激盪商業創意。由於Navteq於2003年起每年於全球推動LBS Challenge，目前已成為LBS市場的頂級賽事和全球定位服務創新的象徵和機會。以下介紹幾件得獎的軟體作品：
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Taxi4me應用軟體(圖5)於2009年獲頒北美地區首獎，該軟體打破語言的障礙，讓使用者在世界任何地方都能呼叫計程車。Taxi4me提供使用者在世界各地利用手機傳送所期望搭車的時間和目的地等訊息到信賴的計程車服務中心，而當地的計程車公司將提出競爭性的投標金額及建議路線提供至消費者的手機，讓消費者進行決定。 |
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資料來源：NAVTEQ Global LBS Challenge網站
圖5 T+1 solution的Taxi4me應用軟體操作畫面 |
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Wikitude Drive(圖6)於2010年獲頒歐洲、中東、非洲地區首獎，該軟體是一個提供路口轉彎提示的實景導航系統，利用擴增實境(Augmented Reality)照相機及語音指示(Text-to-speech)方式，實現實景導航技術。實景導航技術是結合相機所拍攝現實世界影像資料及導航應用的指引資訊，所呈現出來的導航畫面，其中，覆蓋影像上方位置是導航相關資訊，覆蓋影像中間位置為提供路徑方向的指引。 |
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資料來源：NAVTEQ Global LBS Challenge網站
圖6 Mobilizy Gmbh的Wikitude應用軟體 |
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Mobitee GPS高爾夫球助手軟體(圖7)是法國Mobitee所研發，於2010年獲頒歐洲、中東、非洲地區亞軍，該軟體讓使用者可找到最近的高爾夫球場地，並在遵循打擊的指導路線下，可知道距離及計算分數。 |
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資料來源：NAVTEQ Global LBS Challenge網站
圖7 Mobitee GPS高爾夫球助手軟體 |
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Nulaz是一套社群資訊系統(圖8)，於2010年獲頒歐洲、中東、非洲地區亞軍，該系統可提供位置定位讓使用者看到身邊有那些人、地方和事件，並提供與朋友對話聊天機制，還可設定過濾器選擇呈現的資訊，另外，Nulaz提供豐富的行動位置資訊，以方便結交新朋友。 |
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資料來源：NAVTEQ Global LBS Challenge網站
圖8 Nulaz社群資訊系統 |
免費導航服務改變產業生態
雖然Google和諾基亞相繼在自身的手機平台Android、Symbian上提供免費的一步一步導航軟體，改變了導航產業的生態，但免費仍將是相對的概念，在獲利與品質的權衡下，硬體或數據服務費用及接觸到的廣告將繼續存在，而單獨以導航軟體為獲利的廠商也將以提高圖資的細緻度及導航的品質應戰。
雖然行人導航與車載導航相比為更普遍的服務，但使用者支付意願較低。大多數用戶都樂意支付路口轉彎提示的費用，但預計行人導航將須免費或至少要更便宜，此外，利用手機提供多載具的導航方式為解決方案也將是大勢所趨。
LBS應用促使傳統產業轉型
在快速的科技發展下，新型態的LBS應用將如雨後春筍般的蓬勃發展，也將造就許多傳統的產業轉型，如以旅遊資訊內容為主的公司將產生新的服務型態，即利用GPS定位在用戶接近具有地標意義或歷史位置時，觸發LBS伺服器提供聲音和圖片的旅遊指南，而以路旅活動(Road Tour)和Audio Conexus的形式添加相關的維基(WiKi)章節的地理標記多媒體內容，正成為一種固定的形式，以豐富位置資料庫，這些以GPS定位觸發的語音導覽服務，未來更將具吸引力且更加普遍，也提升了行人導航的樂趣。
新一代高性能的智慧手機具有全球衛星定位系統，結合電子羅盤和加速計功能、大螢幕顯示和強大的處理器，將使新一代的導航定位服務，能有更創新的介面、方法與環境互動。故利用新的硬體裝置，提供新的技術及應用的呈現如實景導航技術、與環境直接互動的應用、高級駕駛輔助系統等將造就行人導航應用及LBS的蓬勃。
(本文作者任職於資策會新興智慧研究所)